لاستیک NBR یکی از پرمصرف‌ترین الاستومرهای مصنوعی برای تولید قطعاتی است که با روغن، گریس، سیالات هیدرولیک و برخی سوختها در تماس هستند. این متریال در بازار ایران با نام‌هایی مانند لاستیک نیتریل، لاستیک ضد روغن، لاستیک ان بی آر، نیتریل رابر و Buna-N نیز شناخته میشود.
NBR مخفف عبارت Nitrile Butadiene Rubber است و از کوپلیمریزاسیون بوتادین و آکریلونیتریل تولید میشود. نسبت این دو مونومر، نوع افزودنیها، سیستم پخت و سختی نهایی کامپاند، رفتار لاستیک را در برابر روغن، سرما، حرارت، فشار و تغییر شکل تعیین می‌کنند.
به دلیل تعادل مناسب میان مقاومت روغنی، خواص مکانیکی و هزینه تولید، از NBR برای ساخت واشر، اورینگ، کاسه نمد، دیافراگم، نوار لاستیکی، ورق ضد روغن، شیلنگ، روکش غلطک و قطعات قالبی ماشین‌آلات استفاده میشود.
خلاصه ویژگی‌های لاستیک NBR
| مشخصه | توضیح عمومی |
|---|---|
| نام کامل | Nitrile Butadiene Rubber |
| نام‌های رایج | لاستیک نیتریل، Buna-N، لاستیک ان بی آر و لاستیک ضد روغن |
| ساختار | کوپلیمر آکریلونیتریل و بوتادین |
| ویژگی اصلی | مقاومت مناسب در برابر بسیاری از روغنهای معدنی، گریسها و سیالات هیدرولیک |
| خواص مکانیکی | مقاومت کششی، سایشی و پارگی مناسب با توجه به گرید و فرمولاسیون |
| نفوذپذیری گاز | کمتر از بسیاری از لاستیک‌های عمومی |
| محدوده دمایی عمومی | تقریباً منفی ۳۰ تا مثبت ۱۰۰ یا ۱۲۰ درجه سانتیگراد؛ وابسته به گرید و شرایط کار |
| محدودیت محیطی | مقاومت محدود در برابر ازن، نور مستقیم خورشید و شرایط جوی طولانی‌مدت |
| کاربردها | واشر، اورینگ، کاسه نمد، ورق، نوار، دیافراگم، شیلنگ و قطعات ضد روغن |
ساختار شیمیایی لاستیک NBR
لاستیک NBR از دو جزء اصلی آکریلونیتریل و بوتادین تشکیل میشود. بخش بوتادین خاصیت ارتجاعی، انعطاف‌پذیری و رفتار لاستیکی را ایجاد میکند و آکریلونیتریل مقاومت متریال را در برابر روغن، سوخت و نفوذ گاز افزایش می‌دهد.
درصد آکریلونیتریل در تمام گریدهای NBR یکسان نیست. تولیدکنندگان متناسب با کاربرد، گریدهایی با میزان کم، متوسط یا زیاد آکریلونیتریل عرضه می‌کنند. تغییر این نسبت باعث ایجاد یک موازنه فنی میان مقاومت روغنی و انعطاف‌پذیری در دمای پایین میشود.
| میزان نسبی آکریلونیتریل | تأثیر بر مقاومت روغنی | تأثیر بر انعطاف در سرما | کاربرد عمومی |
|---|---|---|---|
| کم | کمتر | بهتر | قطعاتی که انعطاف‌پذیری در دمای پایین اهمیت بیشتری دارد |
| متوسط | متعادل | متعادل | بسیاری از واشرها، اورینگ‌ها و قطعات صنعتی عمومی |
| زیاد | بالاتر | محدودتر | سیستم‌هایی که مقاومت در برابر روغن، سوخت یا نفوذ گاز اولویت دارد |
بنابراین استفاده از عبارت کلی «لاستیک NBR» برای انتخاب یک قطعه دقیق کافی نیست. دو قطعه که هر دو از NBR ساخته شده‌اند ممکن است به دلیل تفاوت درصد آکریلونیتریل، سختی، فیلرها و سیستم پخت، عملکرد متفاوتی در یک سیال مشخص داشته باشند.
برای مشاهده اطلاعات عمومی خانواده NBR میتوان به صفحه فنی Nitrile Butadiene Rubber شرکت ARLANXEO مراجعه کرد.
مهم‌ترین خواص لاستیک NBR
مقاومت در برابر روغن و گریس
اصلی‌ترین دلیل استفاده از لاستیک NBR، مقاومت مناسب آن در برابر بسیاری از روغنهای معدنی، گریسها، روان‌کننده‌ها و سیالات هیدرولیکی بر پایه نفت است. این ویژگی باعث میشود قطعات NBR در تماس با روغن نسبت به لاستیک‌های عمومی مانند SBR کمتر دچار تورم، نرم‌شدن یا افت استحکام شوند.
بااین‌حال، عنوان لاستیک ضد روغن به معنی مقاومت مطلق در برابر تمام روغن‌ها و روان‌کننده‌ها نیست. روغنهای مصنوعی، افزودنی‌های فشار بالا، سیالات هیدرولیک مقاوم به آتش و ترکیبات خاص ممکن است رفتار متفاوتی در تماس با NBR داشته باشند.
مقاومت مکانیکی و سایشی
NBR در صورت استفاده از فرمولاسیون مناسب می‌تواند استحکام کششی، مقاومت پارگی و مقاومت سایشی قابل قبولی ارائه دهد. این ویژگی برای قطعاتی مانند کاسه نمد، واشر، اورینگ، روکش غلطک و دیافراگم که تحت فشار، اصطکاک یا حرکت متناوب هستند اهمیت دارد.
مقاومت مکانیکی فقط به پلیمر پایه وابسته نیست. نوع دوده، نرم‌کننده، عامل پخت، زمان ولکانیزاسیون و سختی نهایی لاستیک میتوانند عملکرد قطعه را به‌شدت تغییر دهند.
نفوذپذیری کم در برابر گاز
NBR در مقایسه با بسیاری از لاستیک‌های عمومی نفوذپذیری گازی کمتری دارد. به همین دلیل در بعضی تجهیزات پنوماتیکی، بلادرها، دیافراگم‌ها و قطعات مرتبط با گازهای سازگار مورد استفاده قرار میگیرد.
کم‌بودن نفوذپذیری به معنی سازگاری با تمام گازها نیست. فشار، دما، نوع گاز و احتمال افت فشار انفجاری یا Rapid Gas Decompression باید در کاربردهای حساس بررسی شود.
مقاومت حرارتی متوسط
محدوده دمایی معمول NBR بسته به گرید تقریباً از منفی ۳۰ تا مثبت ۱۰۰ یا ۱۲۰ درجه سانتیگراد است. برخی گریدها یا محصولات خاص ممکن است محدوده متفاوتی داشته باشند، اما دمای لحظه‌ای نباید با دمای مجاز کارکرد دائمی اشتباه گرفته شود.
قرارگیری طولانی در دمای بالا می‌تواند موجب سخت‌شدن، کاهش انعطاف، افزایش Compression Set و ترک‌خوردگی لاستیک شود. در تجهیزاتی که دمای کار به محدوده نهایی NBR نزدیک است، استفاده از HNBR یا FKM ممکن است مناسبتر باشد.
محدوده دمایی و خواص عمومی ورق‌های NBR در صفحه فنی NBR شرکت Trelleborg نیز بر اساس گرید محصول ارائه شده است.
لاستیک NBR در برابر چه موادی مقاوم است؟
سازگاری شیمیایی NBR باید براساس نام دقیق سیال، غلظت، دما، فشار و مدت تماس بررسی شود. جدول زیر فقط یک راهنمای عمومی است و جایگزین دیتاشیت یا تست غوطه‌وری نمونه نیست.
| گروه سیال یا شرایط | عملکرد عمومی NBR | نکته فنی |
|---|---|---|
| روغنهای معدنی | معمولاً مناسب | نوع روغن و افزودنی‌های آن باید مشخص شود |
| گریس و روان‌کننده‌های نفتی | معمولاً مناسب | دمای بالا می‌تواند عمر قطعه را کاهش دهد |
| سیالات هیدرولیک معدنی | معمولاً مناسب | برای سیالات مقاوم به آتش باید سازگاری جداگانه بررسی شود |
| بنزین و سوخت‌های نفتی | وابسته به گرید | درصد ترکیبات آروماتیک و دمای کار اهمیت زیادی دارد |
| آب سرد | اغلب قابل استفاده | برای آب گرم و بخار، EPDM معمولاً گزینه مناسبتری است |
| روغنهای گیاهی و حیوانی | وابسته به گرید | در کاربرد غذایی باید گرید و مدارک بهداشتی بررسی شوند |
| کتون‌ها و استرها | اغلب نامناسب | احتمال تورم، نرم‌شدن یا افت خواص وجود دارد |
| حلال‌های کلردار | اغلب محدود یا نامناسب | انتخاب باید با جدول سازگاری شیمیایی انجام شود |
| روغن ترمز پایه گلیکول | معمولاً نامناسب | برای این سیال اغلب متریال‌های دیگری بررسی می‌شوند |
| ازن و نور مستقیم خورشید | مقاومت محدود | برای فضای باز، EPDM معمولاً دوام محیطی بهتری دارد |
کاربرد لاستیک NBR در صنایع مختلف
صنایع خودروسازی
در خودرو و ماشین‌آلات متحرک، NBR برای ساخت کاسه نمد، واشر، شیلنگ سوخت، دیافراگم، اورینگ و قطعاتی استفاده میشود که با روغن موتور، گریس، گازوئیل یا سیالات هیدرولیکی در تماس هستند.
دمای نقطه نصب، سرعت دوران، فشار روغن، نوع سوخت و میزان تماس با ازن باید پیش از انتخاب گرید بررسی شوند. برای مثال، یک کاسه نمد نزدیک موتور ممکن است به مقاومت حرارتی بیشتری نسبت به یک واشر ثابت در مخزن روغن نیاز داشته باشد.
صنایع نفت، گاز و پتروشیمی
NBR در پمپ‌ها، کمپرسورها، خطوط روغن‌کاری، مخازن، اتصالات فلنجی و تجهیزات انتقال برخی فرآورده‌های نفتی استفاده میشود. حضور ترکیبات آروماتیک، گازهای تحت فشار و دمای بالا می‌تواند انتخاب گرید را محدود کند.
در فرآیندهای حساس نباید فقط بر عنوان «ضد روغن» تکیه کرد. ترکیب دقیق سیال، درصد مواد آروماتیک، فشار و شرایط توقف و راه‌اندازی تجهیز باید در انتخاب لحاظ شوند.
سیستم‌های هیدرولیک و پنوماتیک
اورینگ‌ها، پکینگ‌ها، دیافراگم‌ها و آب‌بندهای NBR در جک‌ها، شیرهای کنترلی، پمپ‌ها و اتصالات هیدرولیکی کاربرد زیادی دارند. مقاومت روغنی مناسب و هزینه متعادل، NBR را به یکی از گزینه‌های رایج این سیستم‌ها تبدیل کرده است.
برای آب‌بندهای متحرک، فقط سازگاری شیمیایی کافی نیست و عواملی مانند فشار، سرعت حرکت، کیفیت سطح، فاصله اکستروژن و روان‌کاری نیز باید بررسی شوند.
ماشین‌آلات و خطوط تولید
در گیربکس‌ها، یاتاقان‌ها، پمپ‌ها، رولرها و تجهیزات تولیدی از NBR برای جلوگیری از نشت روغن، ورود آلودگی و تماس مستقیم قطعات استفاده میشود. سختی و مقاومت سایشی کامپاند باید متناسب با نوع حرکت و فشار مکانیکی انتخاب شود.
صنایع چاپ، نساجی و بسته‌بندی
روکش غلطک‌ها و قطعات لاستیکی NBR در بخش‌هایی استفاده می‌شوند که تماس با روغن، جوهر، گریس یا مواد فرآیندی سازگار وجود دارد. نوع حلال موجود در جوهر یا شوینده خط باید پیش از انتخاب روکش بررسی شود.
محصولات ساخته‌شده با لاستیک NBR در نوین رابر
بسته به شکل قطعه و نوع آب‌بندی، NBR می‌تواند به‌صورت ورق، نوار، واشر، گسکت قالبی، کاسه نمد یا قطعات اختصاصی تولید شود. برخی محصولات مرتبط نوین رابر عبارت‌اند از:
واشر ضد روغن NBR
واشر NBR ضد روغن برای آب‌بندی میان دو سطح، فلنج، پوسته یا درپوش در تماس با روغن، گریس و سیالات سازگار استفاده میشود. این واشر قابلیت تولید به‌صورت تخت، حلقه‌ای، سوراخ‌دار و مطابق نقشه را دارد.
ورق لاستیکی ضد روغن
ورق ضد روغن NBR برای تولید واشر تخت، پد لاستیکی، نوار، عایق و قطعات برش‌خورده کاربرد دارد. ضخامت، سختی و عرض ورق باید با نوع استفاده و فشار وارده هماهنگ باشد.
نوار لاستیکی NBR
نوار لاستیکی NBR برای آب‌بندی طولی، درزبندی، محافظت لبه‌ها و ساخت مقاطع ضد روغن مورد استفاده قرار میگیرد. این محصول می‌تواند در عرض و ضخامت‌های مختلف تولید شود.
گسکت پلیت ضد روغن
گسکت پلیت ضد روغن NBR برای مبدل‌های حرارتی صفحه‌ای و تجهیزاتی به کار می‌رود که شکل، شیار و ابعاد گسکت باید دقیقاً با پلیت دستگاه هماهنگ باشد.
کاسه نمد ضد روغن
کاسه نمد دو لبه NBR برای کنترل نشتی روغن در اطراف شفت‌های چرخان و جلوگیری از ورود گردوغبار یا آلودگی به مجموعه استفاده میشود. سرعت شفت، فشار، دما و کیفیت سطح محل تماس در عملکرد کاسه نمد مؤثر هستند.
اورینگ NBR
اورینگ‌های نیتریل یکی از رایج‌ترین آب‌بندهای سیستم‌های هیدرولیک و پنوماتیک هستند. در صفحه انواع اورینگ لاستیکی میتوان کاربرد NBR را با متریال‌هایی مانند وایتون، EPDM و سیلیکون مقایسه کرد.
تفاوت لاستیک NBR با EPDM، وایتون و SBR
| متریال | مقاومت روغنی | مقاومت جوی و ازن | مقاومت حرارتی | کاربرد شاخص |
|---|---|---|---|---|
| NBR | خوب تا بسیار خوب، وابسته به گرید | محدود | متوسط | روغن، گریس، هیدرولیک و قطعات ماشین‌آلات |
| EPDM | ضعیف در برابر بسیاری از روغنهای نفتی | بسیار خوب | خوب | آب، بخار، فضای باز و شرایط جوی |
| FKM یا وایتون | بسیار خوب | بسیار خوب | بالا | سوخت، حرارت و محیط‌های شیمیایی سختتر |
| SBR | ضعیف | محدود | محدود تا متوسط | کاربردهای عمومی و اقتصادی |
| سیلیکون | محدود در برابر بسیاری از روغنهای نفتی | بسیار خوب | بسیار خوب | دما، تجهیزات برقی و گریدهای بهداشتی |
تفاوت NBR و EPDM
NBR بیشتر برای تماس با روغن، گریس و سیالات هیدرولیک انتخاب میشود، درحالی‌که EPDM برای آب، بخار، ازن، نور خورشید و تجهیزات فضای باز عملکرد بهتری دارد. استفاده از EPDM در روغنهای نفتی یا استفاده از NBR در فضای باز بدون محافظت می‌تواند عمر قطعه را کاهش دهد.
تفاوت NBR و وایتون
وایتون یا FKM معمولاً در دماهای بالاتر و در تماس با سوختها و مواد شیمیایی سختتر عملکرد بهتری دارد. NBR از نظر اقتصادی مناسبتر است و برای بسیاری از کاربردهای روغنی عمومی پاسخ‌گو خواهد بود.
استفاده از وایتون زمانی توجیه دارد که دمای بالا، سوخت خاص، ترکیبات آروماتیک یا الزامات طول عمر، خارج از محدوده عملکرد NBR باشند. انتخاب وایتون برای تمام سیستم‌های روغنی ضرورت فنی ندارد.
تفاوت NBR و SBR
SBR یک لاستیک عمومی و اقتصادی با مقاومت سایشی مناسب است، اما مقاومت آن در برابر روغن و سوخت بسیار کمتر از NBR است. برای قطعاتی که با روان‌کننده‌ها در تماس هستند، NBR معمولاً انتخاب مطمئن‌تری محسوب میشود.
تفاوت NBR و HNBR چیست؟
HNBR یا Hydrogenated Nitrile Butadiene Rubber نسخه هیدروژنه‌شده NBR است. فرآیند هیدروژناسیون تعداد پیوندهای دوگانه حساس در زنجیره پلیمر را کاهش می‌دهد و مقاومت متریال را در برابر حرارت، اکسیداسیون، ازن و فرسودگی افزایش می‌دهد.
HNBR معمولاً در قطعاتی استفاده میشود که علاوه بر روغن، با دمای بالاتر، فشار بیشتر یا شرایط دینامیکی سختتر مواجه هستند. قیمت HNBR بیشتر از NBR معمولی است و انتخاب آن باید براساس نیاز واقعی تجهیز انجام شود.
| ویژگی | NBR | HNBR |
|---|---|---|
| مقاومت روغنی | خوب | خوب تا بسیار خوب |
| مقاومت حرارتی | متوسط | بالاتر |
| مقاومت ازن و پیرشدگی | محدود | بهتر |
| هزینه | اقتصادیتر | بالاتر |
| کاربرد | آب‌بندی‌های روغنی عمومی | موتور، خودرو، حفاری و شرایط سختتر |
چگونه گرید مناسب NBR را انتخاب کنیم؟
نوع دقیق سیال
عبارت‌هایی مانند روغن صنعتی یا سوخت برای انتخاب کافی نیستند. نام تجاری سیال، پایه روغن، افزودنیها، درصد ترکیبات آروماتیک و احتمال آلودگی با حلال‌ها باید مشخص شود.
دمای مداوم و لحظه‌ای
دمای کارکرد دائمی، دمای استارت، دمای توقف و شوک حرارتی باید جداگانه بررسی شوند. قطعهای که برای مدت کوتاهی دمای ۱۲۰ درجه را تحمل میکند، ممکن است برای کارکرد پیوسته در همان دما مناسب نباشد.
سختی لاستیک
سختی NBR معمولاً با Shore A بیان میشود. لاستیک نرم‌تر بهتر با ناهمواری سطح تطبیق پیدا میکند، اما ممکن است در فشار بالا دچار اکستروژن یا تغییر شکل شود. گرید سختتر پایداری ابعادی بیشتری دارد، ولی برای آب‌بندی به نیروی فشاری بیشتری نیاز خواهد داشت.
Compression Set
Compression Set یا ماند فشاری نشان می‌دهد لاستیک پس از قرارگیری طولانی‌مدت تحت فشار تا چه اندازه به شکل اولیه بازمی‌گردد. ماند فشاری زیاد می‌تواند باعث کاهش نیروی تماس و ایجاد نشتی در آب‌بندهای ثابت شود.
نوع حرکت قطعه
در آببند ثابت، تمرکز بیشتر بر سازگاری شیمیایی و ماند فشاری است. در آب‌بندهای رفت‌وبرگشتی یا چرخشی، اصطکاک، روان‌کاری، سایش، سرعت سطح و کیفیت شفت نیز اهمیت دارند.
شرایط محیطی
اگر قطعه در معرض نور خورشید، ازن، بارندگی یا هوای آزاد قرار دارد، NBR ممکن است به محافظت یا فرمولاسیون ویژه نیاز داشته باشد. در بسیاری از کاربردهای فضای باز، EPDM گزینه مناسبتری است.
الزامات صنایع غذایی و دارویی
هر قطعه NBR برای تماس با مواد غذایی یا دارویی مناسب نیست. در این کاربردها باید گرید مواد اولیه، رنگ‌دانه‌ها، نرم‌کننده‌ها، فرآیند تولید و مدارک بهداشتی همان کامپاند بررسی شوند.
دلایل خرابی قطعات NBR
| نشانه خرابی | علت احتمالی | اقدام پیشنهادی |
|---|---|---|
| تورم و افزایش ابعاد | ناسازگاری با سیال یا گرید نامناسب | بررسی جدول سازگاری و انجام تست غوطه‌وری |
| سخت‌شدن و ترک‌خوردگی | حرارت، ازن، نور خورشید یا پیرشدگی | کاهش دما یا انتخاب HNBR، EPDM یا FKM |
| نشتی پس از مدتی کار | ماند فشاری بالا یا فشردگی ناکافی | اصلاح سختی، ابعاد و میزان Compression |
| پارگی لبه‌ها | نصب نادرست، لبه تیز یا فشار بیش از حد | اصلاح محل نصب و استفاده از روان‌کار سازگار |
| بیرون‌زدگی آببند | فشار بالا یا فاصله اکستروژن زیاد | افزایش سختی یا استفاده از رینگ پشتیبان |
| سایش نامتقارن | ناهم‌راستایی، سطح نامناسب یا روان‌کاری ضعیف | کنترل شفت، تلرانس و کیفیت سطح |
نگهداری قطعات لاستیکی NBR
قطعات NBR باید در محیط خشک، خنک و دور از نور مستقیم خورشید نگهداری شوند. تماس با منابع تولیدکننده ازن، موتورهای الکتریکی، تجهیزات جوشکاری، حرارت زیاد و مواد شیمیایی ناشناخته می‌تواند فرآیند پیرشدگی را تسریع کند.
قطعات نباید در حالت کشیده، فشرده یا تغییر شکل‌یافته انبار شوند. اورینگ‌ها، واشرها و کاسه نمدها بهتر است در بسته‌بندی اولیه و بدون تماس با گردوغبار، روغن یا حلال نگهداری شوند.
قیمت لاستیک NBR به چه عواملی بستگی دارد؟
قیمت لاستیک NBR و قطعات ساخته‌شده از آن فقط براساس وزن محاسبه نمی‌شود. گرید پلیمر، درصد آکریلونیتریل، سختی، کیفیت مواد اولیه، ضخامت، ابعاد، تیراژ و روش تولید بر هزینه نهایی اثر دارند.
- نوع و گرید NBR؛
- سختی Shore A؛
- ابعاد، ضخامت و وزن قطعه؛
- نیاز به قالب یا امکان برش از ورق؛
- تلرانس‌های ابعادی؛
- تعداد سفارش؛
- تقویت با منجید یا فلز؛
- آزمون‌ها و مدارک کنترل کیفیت؛
- نوع بسته‌بندی و شرایط تحویل.
برای دریافت قیمت دقیق، بهتر است نقشه، نمونه، تعداد، نوع سیال، دما و فشار کاری ارائه شود. اعلام قیمت صرفاً براساس عبارت «لاستیک ضد روغن» ممکن است به انتخاب گرید نامناسب منجر شود.
اطلاعات لازم برای سفارش قطعات NBR
- نام و نوع دقیق سیال؛
- دمای حداقل، حداکثر و دمای کارکرد مداوم؛
- فشار عادی و حداکثر فشار سیستم؛
- ثابت یا متحرک بودن آببند؛
- ابعاد و تلرانس قطعه؛
- سختی موردنیاز؛
- شرایط فضای باز، ازن یا نور خورشید؛
- تیراژ سفارش؛
- نقشه فنی، فایل برش یا نمونه سالم؛
- الزامات بهداشتی یا استانداردهای پروژه.
آیا NBR برای کاربرد شما مناسب است؟
لاستیک NBR یکی از مهم‌ترین متریال‌های صنعتی برای ساخت قطعات ضد روغن است. مقاومت مناسب در برابر بسیاری از روغنهای معدنی، گریسها و سیالات هیدرولیکی، همراه با خواص مکانیکی قابل قبول و هزینه متعادل، باعث شده است این لاستیک در واشر، اورینگ، کاسه نمد، ورق، نوار و دیافراگم استفاده شود.
بااین‌حال، NBR برای تمام سوختها، حلال‌ها، دماها و شرایط محیطی مناسب نیست. درصد آکریلونیتریل، سختی، نوع کامپاند، دمای کار، فشار و ترکیب دقیق سیال باید پیش از انتخاب بررسی شوند. برای سفارش قطعات NBR نوین رابر، اطلاعات فنی تجهیز، نقشه یا نمونه قطعه و شرایط واقعی کار را ارسال کنید تا امکان تولید، روش ساخت و گرید مناسبتر بررسی شود.
